Elektrostatische Aufladungen begreifen und sicher beherrschen

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1 Elektrostatische Aufladungen begreifen und sicher beherrschen Dipl.-Ing. Günter Lüttgens Dr. Martin Glor Mit 85 Bildern und 37 Demonstrationsexperimenten 3., völlig neubearbeitete Auflage ^k Kontakt & Studium Band 44 Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. Wilfried J. Bartz Technische Akademie Esslingen Weiterbildungszentrum DI Elmar Wippler expert verlag experttyp] vertag

2 Inhaltsverzeichnis Herausgeber-Vorwort Geleitwort Autoren-Vorwort Physikalische Grundbegriffe M.GIor Ladung Flächen ladungsdichte Raumladungsdichte Potential Spannung Stromstärke Widerstand Spezifischer Widerstand Leitwert Leitfähigkeit Kapazität Feldstärke Gesetzmäßigkeiten im elektrischen Feld 23 M.GIor 2.1 Beziehungen zwischen Ladung, Potential und elektrischem Feld Darstellung des elektrischen Feldes Äquipotentialflächen Zusammenhang zwischen Ladungen, Feldlinien und Äquipotentialflächen Influenz Energie des elektrischen Feldes Energie des geladenen Kondensators Kraftwirkung im elektrischen Feld Maximale Oberflächenladungsdichte Modellrechnungen Das Differenzenverfahren 38

3 2.9.2 Übertragung des Differenzenverfahrens in ein Tabellenkalkulationsprogramm Rotationssymmetrische Volumina 46 3 Wie kommt es eigentlich zur Aufladung? Elektronenaustrittsenergie Helmholtz-Doppelschicht Ladungstrennung Umwandlung von mechanischer in elektrische Energie Wie läßt sich die Disposition zur Aufladung verringern? Verkleinern der Kontaktfläche Dielektrizitätszahl Triboelektrische Reihe Herabsetzen des Oberflächenwiderstandes Oberflächenwiderstand und Aufladungshöhe Einfluß der Trenngeschwindigkeit Oberflächenwiderstand und Luftfeuchtigkeit Elektrostatische Aufladung strömender Flüssigkeiten Elektrostatische Aufladung strömender Gase 64 4 Messungen im Bereich der Elektrostatik Gegenüberstellung: Elektrostatik/Elektrotechnik Prüfnormen Widerstand Meßfeldstärken bei Widerstandsmessungen Messung des Durchgangswiderstandes Messung des Oberflächenwiderstandes Spezifische Widerstandswerte Widerstandsmessungen an Flüssigkeiten Widerstandsmeßverfahren nach Rothschild Aufladungsmessungen an Isolierstoffen Feldstärkemeßgerät Feldstärkemessungen Reibapparatur zur Erzeugung definierter Aufladung Beurteilung der Aufladbarkeit Bewertung des Prüfergebnisses Messung der Kapazität Messung der Dielektrizitätszahl Luftfeuchtigkeit 85

4 Grundlagen und Begriffsbestimmungen Luftfeuchtemeßverfahren Absorptionsmethode Taupunkthygrometer Haarhygrometer Psychrometer Lithiumchlorid-Luftfeuchtigkeitsmeßverfahren Kapazitive Luftfeuchtigkeitsmessung Widerstands-Hygrometer Kontrolle und Kalibrierung Luftfeuchtigkeit und Aufladung Nachweis von Gasentladungen Abstrahlung von 4 Hochfrequenzschwingungen Gerätetechnik für den Nachweis von Gasentladungen Signalauswertung 5 Gasentladungen M. Glor Entstehung Energie Entladungsarten Funkenentladung Funkenenergie Büschelentladung Aufgeladene Isolatorflächen Zylindersymmetrische Anordnung Elektrode auf hohem Potential Büschelenergie Coronaentladung Gleitstielbüschelentladung Energie von Ladungsdoppelschichten Entladungsmechanismus für Isolatorfolie auf leitfähiger Unterlage Entladungsmechanismus für freitragende Isolatorfolie Gewitterblitzähnliche Entladungen Schüttkegelentladungen Ladungskompaktierung

5 Entladungsmechanismus Energie von Schüttkegelentladungen Elektrostatische Aufladung als Gefahr Grundlegendes zu Brand-und Explosionsvorgängen Brennbare Gase und Dämpfe (Explosionsgrenzen) Flammpunkt Explosionsgrenzen Stäube Einteilung explosionsgefährdeter Bereiche in Gefahrenzonen Umfang der elektrostatischen Schutzmaßnahmen in den Gefahrenzonen Maßnahmen gegen elektrostatische Zündgefahren Gefahrenzonen bei brennbaren Flüssigkeiten Brennbare Flüssigkeiten in Fabrikationsanlagen Neben- und Hilfsanlagen für brennbare Flüssigkeiten Lagern und Abfüllen brennbarer Flüssigkeiten Pumpen für brennbare Flüssigkeiten, dabei Leckagen möglich Rohrleitungen für brennbare Flüssigkeiten Fallstudien aus dem Bereich elektrostatischer Aufladungen Pulver in einen Rührwerkkessel einschütten Ablassen von Ethylenoxid in einen Plastikeimer Zündfunken an Metallflanschen einer Glasapparatur Zündung in einem Lagerbehälter für Diphenyl Pneumatischer Pulvertransport Zündung durch nichtaufladbaren" PE-Einstellsack Explosionen in Staubfiltern Schlußbemerkung Gewitterblitz Entstehung der Gewitterelektrizität Blitzentladung Blitzschutz Zündung infolge Auf ladung 171 M. Glor 7.1 Mindestzündenergie Mindestzündenergie von Gas-und Dampf/Luft-Gemischen Mindestzündenergie von Stäuben Mindestzündenergie von hybriden Gemischen Zündfähigkeit von Gasentladungen 176

6 7.2.1 Zündfähigkeit von Funkentladungen Zündfähigkeit von Büschelentladungen Zündfähigkeit von Coronaentladungen Zündfähigkeit von Gleitstielbüschelentladungen Zündfähigkeit von gewitterblitzähnlichen Entladungen Zündfähigkeit von Schüttkegelentladungen Elektrostatische Aufladung als Störung Personenaufladung Ursachen für Personenaufladung Zur Praxis der Ableitung von Personenaufladung Beurteilung eines Fußbodenbelages im Hinblick auf gefahrlose Ableitung von Personenaufladung Ableitfähige Handschuhe Beseitigung von Aufladungen Antistatische Behandlung Ableitfähige Kunststoffe Ionisatoren Hochspannungsionisatoren Geerdete Ionisatoren Selbstentladung unter verhindertem Luftdruck Prüfung der Wirksamkeit von Ionisatoren Vermeidung und Beseitigung von Aufladungsstörungen Störungen an EDV-Systemen infolge elektrostatischer Aufladungen Hardwarestörungen Prüfempfehlungen Softwarestörungen Beschreibung von Demonstrationsexperimenten 206 M. Glor/A. Muggli Literaturverzeichnis 245 Sachregister 248 Autorenverzeichnis 251

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